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  • 壓力變送器

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    淺析壓力變送器及其CST冷卻系統的全面改進與優化

    作時間:2019-08-13  來源:國家能源集團寧夏煤業公司靈新煤礦  作者:馬桂云
       
    摘 要: 本文通過對可控啟動傳輸裝置CST冷卻系統中的冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器所存在的問題和設計缺陷進行研究分析,有針對性地進行改進和優化,不僅解決了冷卻系統自身的問題,而且提高了CST整機運行效率,減少設備故障和生產影響,具有明顯的可行性,為CST系統的高效使用和技術改造提供了依據。
     
    1 引 言
    對于大型帶式輸送機,其對驅動系統的要求主要體現在啟動、制動過程中能#大限度地降低系統的慣性力,并能實現過載保護和負載平衡,將帶式輸送機的加速、停車和運行時的膠帶張力減到#小?煽貑觽鲃友b置CST的性能完全滿足這些要求,使大型帶式輸送機的性能達到#好。多年來,guojia能源集團寧夏煤業公司靈新煤礦主原煤運輸系統自1996年安裝使用至今,產量從設計年產240萬t逐步遞增到390萬t,對于CST的使用、管理、維護、保養,都形成了特有的方法。通過研究、探索和總結可以得出,在CST的各子系統中問題#為突出、#易造成生產影響的就是冷卻系統。每臺CST都配置好立的冷卻系統,冷卻系統由冷卻泵、熱交換器、管路系統組成,通過對這些子系統所存在的問題和設計缺陷分析,#終進行整體優化與改進,可提高設備的運行效率,減少設備故障和生產影響,在原設備上進行簡單改造,解決設備設計缺陷問題,具有明顯的可行性、科學性,為CST系統的高效使用和技術改造提供了依據。
     
    2 可控啟動傳輸裝置CST概述及冷卻系統組成
    2.1 可控啟動傳輸裝置CST概述
    可控啟動傳輸裝置CST(以下簡稱CST)是1個由多級齒輪減速器加上濕式離合器及液壓控制組成的系統。CST與其他的驅動裝置不同點是濕式離合器設置低速軸,與負載連接。離合片之間油的流動是層流而不是紊流,靠油膜傳遞扭矩,無磨損。層流使油膜剪切力與離合片間的距離成為線性關系,動態響應快,可以進行精que控制。位于低速軸的離合器將減速機構與負載隔開,可以過載保護,提高了減速機構和主電機的使用壽命,如圖1所示。它是專門為平滑起動運送大慣性載荷,如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的。CST的輸出扭矩是由液壓控制系統控制的,它隨著離合器上所加的液壓壓力而變化。對于大型帶式輸送機,選用CST不但可以解決潛在的動力學問題,而且可以降低膠帶規格、電機功率和結構費用來補償在驅動裝置費用上的增加,從而確保帶式輸送機投入使用、維護費用的減少。
    CST傳動原理
    2.2 CST冷卻系統組成
    每臺CST都配有好立的冷卻系統,CST的冷卻系統由冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器組成,主要負責對CST減速器和離合器中的潤滑油進行冷卻,在CST系統中起到非常重要的作用。
     
    3 CST冷卻系統全面改進優化前存在的問題及改進優化方案
    3.1 冷卻泵改進優化方案
    3.1.1 早期設計使用立式冷卻泵存在的問題及改進優化方案
    早期設計使用的立式冷卻泵存在的問題。立式冷卻泵安裝位置與CST為直連,CST運行時產生熱量直接傳遞至冷卻泵,導致冷卻泵運行時溫度過高,頻繁出現停機狀況。檢修時,必須將潤滑油脂全部放空,方可進行檢修,從而增加了檢修時間。運行時,電機自身重量作用與冷卻泵之上,導致冷卻泵口環磨損頻繁間隙增大,易出現漏油現象。
    改進優化方案:根據原有立式冷卻泵的使用狀況和運行能力以及CST系統的整體要求,在可不改變系統整體性能的情況下,選擇相應的臥式冷卻泵,將原有的立式冷卻泵進行更換。
    3.1.2 冷卻泵檢修工藝存在的問題及改進優化方案
    3.1.2.1 冷卻泵檢修工藝存在的問題
    廠家設計的冷卻系統是將冷卻泵通過管路直接與CST箱體之間進行連接,檢修或更換冷卻泵時,需將CST箱體內的所有油全部放空,當冷卻泵檢修或更換工作完成后,再將放出的油加入箱體內,方可進行系統的試運轉、運行。放油和加油過程占用時間較長,冷卻泵的檢修效率較低。
    3.1.2.2 改進優化方案
    可在冷卻泵與CST箱體之間加裝球形截止閥,檢修或更換冷卻泵、冷卻泵與CST箱體之間的管路時將球形截止閥關閉,檢修或更換工作結束后直接將球形截止閥打開,節省了檢修時間,改造后檢修CST其他部件不受限制。
    3.2 冷卻泵機械油封改進優化方案
    3.2.1 存在問題
    機械油封主要防止通過泵體內的潤滑油從軸套與泵殼體之間漏出,由于機械油封位于冷卻泵殼體與軸套之間,通過防轉銷固定在泵的殼體上,當電機驅動冷卻泵高速運轉時,泵的軸套隨之在機械油封的內高速運轉,由于摩擦,運行一段時間后將造成機械油封損壞,#終導致大量的潤滑油從機械油封處滲漏出去。
    3.2.2 改進優化方案
    對CST冷卻泵的機械油封進行潤滑降溫,可解決摩擦對油封內套磨損和外圈“O”型密封的損壞。我們可通過在CST冷卻泵出油口與機械油封安裝位置的殼體之間加裝1根1/4寸的油管將CST系統的潤滑油脂引至機械油封安裝位置,對機械油封進行直接潤滑降溫。
    3.3 冷卻系統壓力監測裝置的改進與優化
    3.3.1 存在問題
    CST冷卻系統的冷卻壓力是通過流量計監測流量,通過流量計內部放大器如圖2所示,將監測到的脈沖信號傳輸給控制器,控制器對返回信號實現連續監控,當系統連續500ms監測到流量小于CST系統設定的值時,系統將按設置狀態停止皮帶機。因放大器傳輸的是脈沖信號,極易受外界強電磁信號干擾,導致監測到的信號出現失真、不準確、不穩定,#終導致系統在連續500ms監測到冷卻流量小于系統設定值,系統就會自動停機。
    流量計放大器
    3.3.2 改進優化方案
    經現場對CST的潤滑系統、控制系統中使用的壓力變送器,如圖3所示。分析發現,壓力變送器是將0~100psi的壓力線性信號轉換為4~20mAdc信號返回給控制器,控制器通過自動計算將返回的電流信號以壓力數值進行反饋和控制,與流量計相比壓力變送器測定的數據較真實、穩定,#終將冷卻系統原使用的流量計拆除,改造更換為壓力變送器,然后對相應參數進行重設,問題得到解決。
    壓力變送器
    3.4 冷卻系統新型油脂過濾裝置的應用
    3.4.1 已有過濾裝置存在的不足
    CST液壓系統中的過濾裝置主要有籃式過濾器、Y形過濾器、呼吸器、外接過濾車、系統壓力、潤滑壓力過濾器,以上這些過濾裝置只能對系統中參與工作的個別系統的油脂進行過濾,存在一定的局限性;部分過濾裝置過濾效果差;操作過程繁瑣、工作效率低、價格昂貴。如使用過濾機對CST油脂進行過濾時,每次都需將CST停運后將管路接好,并單好提供電源方可實現對油脂的過濾。
    3.4.2 改進優化方案
    我們可以看出,在CST系統中所有參與各子系統使用的油脂#終都會通過CST冷卻系統的冷卻泵和熱交換器冷卻后#終回到CST箱體中,只要將新型在線過濾器,如圖4所示,應用于冷卻系統相應的問題便會得到很好的解決。在線過濾器安裝于CST熱交換器進出油口之間,部分油旁通流經在線過濾器,只要冷卻泵在運轉,箱體內的油就會被該旁通過濾器過濾清潔。在線過濾器配套使用高精度過濾器,可對油脂中的雜質進行全面過濾。
    新型在線過濾器
    3.5 冷卻系統管路的改進與優化
    存在問題:CST冷卻系統管路隨機設計使用高壓軟管,使用一段時間后就會因為長期受油脂的腐蝕而損壞,需要進行更換,從而增加費用,同時會增加檢修時間。需要說明的是,CST冷卻泵進油口與CST箱體之間的管路為負壓管,一旦出現問題,而管路又無滲油、漏油的明顯狀況出現,故障很難查出,將會增加檢修時間,甚至影響生產。
    改進優化方案:將CST冷卻系統的進出油冷卻管路全部改造更換為與原有高壓軟管管徑相同的鋼管。將高壓軟管改造更換為鋼管后,由于鋼管比高壓軟管結實耐用,將大大提高冷卻系統管路的使用壽命,減少管路更換的次數,目前已在靈新煤礦得到廣泛應用。
     
    4 可控啟動傳輸裝置CST冷卻系統的全面改進與優化的特點
    (1)設計方案科學合理,改造過程簡單,針對冷卻系統存在的問題,采用#科學、合理、簡單的方法進行改進和優化。
    (2)通過對CST冷卻系統中各子系統和輔助設備、設施所存在的問題和設計缺陷進行逐個優化與改進,#終實現系統的全面優化與改進,大大提高了設備的運行效率,減少設備故障和生產影響。
    (3)在不改變系統使用功能和主要結構的情況下,進行全面改進優化,提高了設備效率。在原有設備上進行簡單改造,解決設備的設計缺陷問題,具有明顯的可行性、科學性、適應性。
    (4)通過對CST冷卻系統中冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器所存在的設計缺陷和故障、問題進行研究分析,有針對性地進行改進和優化,不僅解決了冷卻系統自身的問題,而且提高了CST整機運行效率。
    通過對CST冷卻系統中各子系統和輔助設備、設施所存在的問題和設計缺陷進行逐個優化與改進,在不改變系統使用功能和主要結構的情況下,進行簡單改造,解決設備設計缺陷等問題,#終實現系統的全面優化與改進,大大提高了設備的運行效率,具有明顯的可行性、科學性,可在行業內進行推廣應用。
     
    5 可控啟動傳輸裝置CST冷卻系統的全面改進與優化的效果
    (1)通過對CST冷卻系統中冷卻泵、熱交換器、管路系統、壓力變送器所存在的設計缺陷和故障、問題進行研究分析,有針對性地進行改進和優化,不僅解決了冷卻系統自身的問題,而且提高了CST整機運行效率,效果非常明顯。
    (2)改造方案簡單,設計科學合理,針對冷卻系統存在的問題,采用#科學、合理、簡單的方法進行改進和優化。
    (3)現場施工簡單、快捷,既解決了現場過程中影響生產的實際問題,又為CST系統的優化提供了技術支持和保障。
    (4)在不改變系統使用功能和主要結構的情況下,進行全面改進優化,提高了設備效率,為行業內各礦山企業CST系統的優化改造總結了寶貴經驗。
    (5)在原有設備上進行簡單改造,解決設備的設計缺陷等問題,經濟效益顯著。靈新煤礦共使用10臺CST系統,通過對冷卻系統未優化改進前3年與優化改進后的冷卻系統生產運行情況進行對比可以看出創造的經濟價值非?捎^。冷卻系統全面優化改進前每年因冷卻系統造成的生產影響時間平均為55h,對冷卻系統進行全面優化與改進后,生產影響時間降低為5h,每年減少生產影響時間50h,按小時生產原煤600t、噸煤單價300元計算,對CST冷卻系統進行全面優化與改進后每年創造間接經濟價值為:50×600×300=900萬元,經濟效益顯著。
     
    6 CST冷卻系統存在的缺陷及建議改進方案
    通過對CST冷卻系統中各子系統有針對性地進行優化改進,不僅解決了冷卻系統自身的問題,而且提高了CST整機運行效率,效果非常明顯。改造方案簡單,設計科學合理,在不改變系統使用功能和主要結構的情況下,對原有設備進行簡單改造,進行全面改進優化,既解決了現場過程中影響生產的實際問題,減少了設備故障,又為CST系統的優化改造提供了技術支持。通過對CST冷卻系統進行改進優化,可大大提高設備的運行效率,減少生產影響,解決設備的設計缺陷等問題,具有明顯的可行性、科學性。本創新項目方案自身比較科學、合理,符合現用CST冷卻系統的改造需要,但由于CST驅動器現用的冷卻方式為風冷卻系統。(工作原理:當CST監控系統檢測到某1臺CST齒輪箱油溫達到55℃時,相應的冷卻風扇啟動,當CST監控系統檢測到某1臺CST齒輪箱油溫降至到45℃以下時,相應的冷卻風扇停止,通過時間驗證齒輪箱油溫從55℃降至45℃以下一般需要20min以上的時間,而且這其中不計算設備增加負荷后齒輪箱油溫降至系統要求溫度所需要的時間),一旦冷卻風扇啟動器或電機出現故障后,必須對整個系統進行全面檢查,將故障排除后方可進行正常運轉,故障排除時間長,將出現影響生產的狀況。通過現場研究、考察,可將原有的風冷卻系統改造更換為水冷卻系統。與風冷方式相比,水冷卻系統降溫速度快、能耗低、冷卻介質可再生等優點,被廣泛應用于煤礦各采掘設備,如將水冷方式運用到CST系統中,可大大降低CST齒輪箱油溫從上限報警溫度降至安全運行溫度的時間,減少用于設備冷卻方面的功耗,簡化控制方式,可大大提高設備的運行效率,減少設備故障和生產影響,經濟效益將會更加明顯。
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